Considerazioni sulla saldatura orbitale nelle applicazioni di tubazioni per bioprocessi

Nota dell'editore: Pharmaceutical Online è lieta di presentare questo articolo in quattro parti sulla saldatura orbitale per tubazioni di bioprocessi scritto dall'esperta del settore Barbara Henon di Arc Machines. Questo articolo è stato adattato da un discorso tenuto alla fine dell'anno scorso dal Dr. Henon a una riunione dell'ASME.

ContenutoProgrammi di saldatura: determinazione delle variabili programmabiliTempi di impulsoCriteri per l'accettazione della saldatura

Programmi di saldatura: determinazione delle variabili programmabili

giri al minuto. Le saldature dei tubi di fusione a passaggio singolo vengono generalmente eseguite a una velocità di spostamento dell'arco di 4-7 pollici al minuto (IPM). La velocità di traslazione in pollici al minuto deve essere convertita in velocità di rotazione in giri al minuto (RPM). Pertanto, per un tubo da 1 pollice di diametro (OD), una velocità di spostamento di 5 pollici equivarrebbe a 1,6 giri al minuto.

Tempo per livello. La durata dell'arco della saldatura includerebbe il tempo di ritardo della rotazione, più il tempo necessario per eseguire 1 giro al numero di giri specificato, più il tempo aggiuntivo richiesto per percorrere una distanza equivalente al doppio dello spessore della parete del tubo per collegare la saldatura. A 1,6 giri al minuto il tempo necessario per compiere un giro attorno al tubo sarebbe di 60 secondi diviso per 1,6 giri al minuto o 37,5 secondi. Per completare la saldatura sarebbe necessario un tempo totale di circa 40 secondi. Il tempo totale viene diviso per il numero di livelli nel programma di saldatura per ottenere il tempo per livello. Ciò corrisponderebbe a 10 secondi per livello per una saldatura a 4 livelli o a circa 6,7 ​​secondi per livello per una saldatura a 6 livelli.

Corrente di saldatura per acciaio inossidabile 316L. A una velocità di spostamento di 5 IPM è necessario circa un ampere di corrente di saldatura per ogni 0,001 pollici di spessore della parete per l'amperaggio iniziale (primario) nel primo livello. Nella saldatura ad arco pulsato tutte le altre correnti di saldatura possono essere derivate dall'amperaggio del primo livello. La corrente di fondo sarebbe circa il 30% dell'amplificatore primario per il livello 1, mentre la corrente nell'ultimo livello sarebbe circa l'80% del primo livello. Questo è il risultato dell'accumulo di calore nel tubo per cui alla fine della saldatura è necessaria circa il 20% in meno di corrente per la penetrazione rispetto all'inizio. L'entità della riduzione della corrente per livello dipende dal numero di livelli, con una riduzione più graduale possibile con un numero maggiore di livelli.

Ritardo di rotazione. Dopo l'inizio dell'arco, ma prima dell'inizio della rotazione, l'arco viene mantenuto in un punto per accumulare calore sufficiente per la penetrazione. Ciò è particolarmente importante per una saldatura a passata singola in cui il mancato raggiungimento della penetrazione all'inizio della saldatura potrebbe comportare una mancanza di fusione nel punto di collegamento.

Tempi di impulso

I tempi dell'impulso primario e dell'impulso di fondo controllano la spaziatura tra i cordoni di saldatura. Tempi di impulso più lunghi aumentano la spaziatura tra i cordoni. Nella saldatura a gradini o sincronizzata, l'impulso "basso" o "di fondo" determina la spaziatura del cordone di saldatura, mentre il tempo di impulso "alto" o "primario" può essere utilizzato insieme alla corrente di saldatura per controllare la penetrazione. Su tubi a parete sottile è possibile effettuare saldature senza corrente pulsata. Per i tubi piccoli, i tempi di impulso sono generalmente pari a 0,1 - 0,2 secondi o meno. I tempi di impulso sono significativamente più lunghi per le saldature STEP. Per una saldatura ad arco pulsato, i cordoni di saldatura dovrebbero sovrapporsi del 60-80% sul diametro esterno e non meno del 50% sul diametro interno.

Criteri per l'accettazione della saldatura

Lo standard ASME per apparecchiature per bioprocessi (ASME BPE-97) è stato pubblicato nel novembre 1997. Prima di allora, i sistemi di tubazioni farmaceutiche venivano tradizionalmente installati utilizzando gli standard sanitari 3A come linee guida per la fabbricazione. Le procedure di saldatura e il personale potrebbero essere stati certificati secondo la Sezione IX della Sezione IX del Boiler and Pressure Vessel Code dell'American Society of Mechanical Engineers (ASME) e forse hanno seguito le linee guida sui criteri di saldatura elencate nel Codice ASME B 31.3 per tubazioni a pressione mediante il quale le saldature vengono valutate visivamente per non presentare mancanza di fusione, nessuna evidenza di scorie superficiali o porosità, con limiti rigorosi per penetrazione incompleta, sottosquadro, concavità ID (risucchio o risucchio) ecc. Per conformarsi a questi codici, una saldatura È necessario stabilire una procedura e sottoporre le saldature a prove di piegatura per dimostrare che il giunto è duttile e a prove di trazione per dimostrare che la saldatura soddisfa la resistenza a trazione minima per il materiale. Potrebbe anche essere necessaria una radiografia. Questi test sono stati progettati per determinare l'integrità meccanica delle saldature e la capacità del personale di saldatura di effettuare le saldature. Questi codici e standard sono stati scritti per la saldatura manuale ed è perfettamente possibile installare un sistema di tubazioni che soddisfi questi criteri utilizzando tecniche di saldatura manuale. La saldatura secondo questi codici ha lo scopo di garantire il funzionamento sicuro del sistema saldato, ma viene data poca considerazione all'aspetto estetico e alla levigatezza delle saldature che, di fatto, influenzeranno l'idoneità del sistema di tubazioni per l'uso biofarmaceutico.